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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten eines positiven Lastwechsels beim Betrieb von Kraftfahrzeugen.
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Stand der Technik
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Bei der Entwicklung eines Antriebsstrangs von Kraftfahrzeugen werden verschiedene Zielstellungen formuliert. Neben den wichtigen Zielstellungen zur Schonung von Ressourcen und der Erhöhung der Umweltverträglichkeit spielt zunehmend auch das subjektive Empfinden des Fahrers beim Betrieb des Kraftfahrzeugs eine entscheidende Rolle. Dabei wird besonders auf die Fahrbarkeit eines Kraftfahrzeugs eingegangen. Die Fahrbarkeit eines Kraftfahrzeugs wird maßgeblich durch den Antriebsstrang, insbesondere durch das Antriebsaggregat und dessen Steuerung beeinflusst. Um bei der Entwicklung des Antriebsstrangs auch die Anforderungen an die Fahrbarkeit zu erfüllen, muss die Fahrbarkeit messbar sein.
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In der europäischen Patentschrift
EP 0 846 945 B1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Analyse des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen beschrieben. Zur Gewinnung von Messgrößen über das Fahrverhalten werden Messungen an einem realen Fahrzeug durchgeführt. Unter der Voraussetzung, dass Triggerbedingungen erfüllt sind, welche vorbestimmten Fahrzuständen entsprechen, werden Bewertungsgrößen anhand der Messgrößen berechnet und ausgegeben. Diese Bewertungsgröße drückt dann die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs aus.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 1 373 007 B1 ist ein Verfahren zum Zuweisen einer Fahrbarkeitsbewertung zu einem vorbestimmten Manöver in einem Fahrzeug bekannt. Dabei wird eine Gesamt-Fahrbarkeitsbewertung aus lokalen Bewertungen einer Vielzahl von Manöveraspekten berechnet. Die lokalen Bewertungen werden basierend auf während eines Manövers aufgezeichneten Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung von vorbestimmten Übertragungsfunktionen abgeleitet. Die Übertragungsfunktionen werden aus der Korrelation zwischen Messdaten und der Wahrnehmung des Fahrers empirisch ermittelt. Die lokale Bewertung kann zudem unter Berücksichtigung eines Fahrstil-Faktors, einer Getriebeübersetzung und einer Gewichtung aus den aufgezeichneten Fahrzeugverhaltensdaten abgeleitet werden.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 1 085 312 B1 geht ein Verfahren zur Analyse des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen auf einem Rollenprüfstand hervor. Während eines vorbestimmten Betriebszyklus des Kraftfahrzeugs auf dem Rollenprüfstand wird ein erstes Längsbeschleunigungssignal aus dem Drehzahlsignal vom Antriebsstrang oder dem Rollenprüfstand und ein zweites Längsbeschleunigungssignal unter Verwendung eines am Kraftfahrzeug befestigten Beschleunigungssensors ermittelt. Aus dem Summensignal des ersten und zweiten Längsbeschleunigungssignals wird die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt.
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Die Offenlegungsschrift
AT 505 105 A2 beschreibt ein Verfahren zur Beurteilung der Fahrbarkeit von Fahrzeugen, wobei eine Erfassung von fahrbarkeitsrelevanten physikalischen Daten während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs erfolgt. Die Daten werden auf das Vorliegen von Triggerbedingungen bestimmter Fahrzustände überprüft. Ist eine Triggerbedingung erfüllt, erfolgt eine Berechnung mindestens einer lokalen Bewertung, die eine Beurteilung eines für den Fahrzustand relevanten Bewertungskriteriums darstellt. Aus lokalen Bewertungen wird eine Gesamtbewertung für den erfassten Fahrzustand berechnet. Bei wiederholtem Auftreten von gleichen Fahrzuständen wird eine Korrekturgröße berechnet, die von den Unterschieden im Verhalten des Fahrzeugs bei gleichen Fahrzuständen abhängt, so dass eine korrigierte Bewertung berechnet werden kann.
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Zur Beurteilung der Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs können verschiedene Fahrzustände einbezogen werden. Bei den Fahrzuständen kann es sich abhängig von der Art des Antriebsaggregats beispielsweise um Start- und Leerlaufphasen, negative und positive Lastwechsel oder auch um Schub- oder Beschleunigungsphasen handeln. Weiterhin werden auch Abfolgen von Fahrzuständen betrachtet. Dabei spielt besonders der positive Lastwechsel für das subjektive Empfinden des Fahrers eine entscheidende Rolle, und dessen Gestaltung ist neben anderen Kriterien ein wichtiger Entwicklungsschwerpunkt. Um die Fahrzustände, insbesondere den positiven Lastwechsel, zu bestimmen, werden Bedingungen definiert, um den jeweiligen Fahrzustand basierend auf Messdaten zu erkennen. Für eine sichere, korrekte und reproduzierbare Bewertung der Fahrbarkeit eines Kraftfahrzeugs ist es deshalb notwendig, eine sichere Erkennung der Fahrzustände zu gewährleisten. Insbesondere die Bewertung des positiven Lastwechsels kann unter verschiedenen Kriterien, wie Ansprechverhalten als Reaktion auf die Betätigung eines Fahrpedals, einen ersten Beschleunigungsruck oder Beschleunigungsruckeln erfolgen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bewerten eines positiven Lastwechsels beim Betrieb von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, mit welchem eine sichere, korrekte und reproduzierbare Erkennung und eine Bewertung des positiven Lastwechsels erfolgen kann.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Bewerten eines positiven Lastwechsels beim Betrieb von Kraftfahrzeugen bereit, mit welchem eine sichere, korrekte und reproduzierbare Erkennung und eine Bewertung des positiven Lastwechsels erfolgen kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bewerten eines positiven Lastwechsels beim Betrieb von Kraftfahrzeugen ermöglicht die Bewertung unter Voraussetzung wenigstens einer erfüllten Triggerbedingung zu einem Triggerzeitpunkt. Als Triggerbedingung können verschiedene Ereignisse beim Eintreten eines positiven Lastwechsels verwendet werden. Dies können zum Beispiel Ereignisse sein, die vom Fahrer des Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird dazu die Betätigung eines Fahrpedals durch den Fahrer verwendet. Wird das Fahrpedal ausgehend von einer Ruheposition betätigt, so wird die Triggerbedingung erfüllt. Alternativ kann auch die Aktivierung einer Geschwindigkeitsregelanlage und so weiter dienen. Weiterhin können auch Triggerbedingungen definiert werden, welche auf beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ermittelten Messdaten beruhen. Dazu kann beispielsweise die Steuerung von Aktuatoren wie eine Drosselklappe oder dergleichen dienen.
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Zum Bewerten des positiven Lastwechsels werden physikalische Mess- oder Simulationsdaten des Fahrverhaltens der Kraftfahrzeuge ausgewertet, wobei aus den physikalischen Mess- oder Simulationsdaten eine Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird oder die physikalischen Mess- oder Simulationsdaten die Längsbeschleunigung selbst darstellen. Dadurch kann das Fahrverhalten sowohl von realen Kraftfahrzeugen als auch von virtuellen Kraftfahrzeugen bewertet werden. Physikalische Messdaten werden beim Betrieb des realen Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr oder auch auf einem Rollenprüfstand ermittelt. Physikalische Simulationsdaten werden bei der Fahrdynamiksimulation des virtuellen Kraftfahrzeugs mittel dafür geeigneter Computerprogramme ermittelt. Die physikalischen Mess- oder Simulationsdaten können Informationen enthalten, aus denen die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs berechnet werden kann. Dies können beispielsweise verschiedene Drehzahlen, wie Raddrehzahl, Motordrehzahl oder Getriebedrehzahlen und so weiter sein. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird die Längsbeschleunigung mittels Beschleunigungssensoren ermittelt, welche sich an Bord des Kraftfahrzeugs befinden und eine direkte Messung der Längsbeschleunigung ermöglichen.
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Der positive Lastwechsel wird zur Bewertung in mehrere Phasen aufgeteilt, wobei jede Phase hinsichtlich eines Kriteriums bewertet wird. Eine erste Phase des positiven Lastwechsels wird hinsichtlich einer Ansprechzeit, eine zweite Phase des positiven Lastwechsels hinsichtlich eines ersten Beschleunigungsrucks und eine dritte Phase des positiven Lastwechsels hinsichtlich eines Beschleunigungsruckelns bewertet.
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Die erste Phase des positiven Lastwechsels wird hinsichtlich der Ansprechzeit bewertet, indem ein auf den Triggerzeitpunkt folgender Nulldurchgang der Längsbeschleunigung hin zu einer positiven Längsbeschleunigung ermittelt wird, wobei die Längsbeschleunigung innerhalb eines auf den Triggerzeitpunkt folgenden vorbestimmten ersten Zeitbereichs positiv bleibt. Es wird ein erster Zeitpunkt ermittelt, bei welchem die Längsbeschleunigung für die Dauer eines auf den ermittelten Nulldurchgang folgenden vorbestimmten zweiten Zeitbereichs über einer vorbestimmten ersten Beschleunigungsschwelle liegt. Ausgehend vom ermittelten ersten Zeitpunkt wird ein vorhergehender Zeitpunkt ermittelt, bei welchem die Längsbeschleunigung eine vorbestimmte zweite Beschleunigungsschwelle überschritten hat. Anschließend wird aus der Differenz aus vorhergehenden Zeitpunkt und Triggerzeitpunkt die Ansprechzeit ermittelt. Anhand der ermittelten Zeitdifferenz zur Darstellung der Ansprechzeit wird eine Bewertung vorgenommen.
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Die zweite Phase des positiven Lastwechsels wird hinsichtlich eines ersten Beschleunigungsrucks bewertet, indem ein absolutes Maximum eines Gradienten der Längsbeschleunigung innerhalb eines vorbestimmten auf den Triggerzeitpunkt folgenden dritten Zeitbereichs ermittelt wird. Anhand des ermittelten Maximums zur Darstellung des Beschleunigungsrucks wird eine Bewertung vorgenommen.
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Die dritte Phase des positiven Lastwechsels wird hinsichtlich eines Beschleunigungsruckelns bewertet, indem ein auf den Triggerzeitpunkt folgender Startzeitpunkt ermittelt wird, bei welchem die Längsbeschleunigung eine dritte Beschleunigungsschwelle überschreitet. Innerhalb eines auf den Startzeitpunkt folgenden vorbestimmten vierten Zeitbereichs wird wenigstens ein Maximum und wenigstens ein Minimum der Längsbeschleunigung ermittelt. Die Anzahl der zu ermittelten Extremwerte, also der Maxima und Minima, kann vorgegeben werden. Des Weiteren können erste Extremwerte zu Beginn des Beschleunigungsruckelns außer Betracht gelassen werden, so dass nur Extremwerte ab einer vorbestimmten Anzahl vergangener Extremwerte zur Auswertung verwendet werden. Das ermittelte wenigstens eine Maximum und das wenigstens eine Minimum wird anschließend einer statistischen Analyse unterzogen. Aus dem Ermitteln wenigstens eines Maximums und wenigstens eines Minimums kann demnach ein Mittelwert für die Längsbeschleunigung berechnet werden. Alternativ kann auch jeweils ein oberer Mittelwert für alle ermittelten Maxima der Längsbeschleunigung und ein unterer Mittelwert für alle ermittelten Minima der Längsbeschleunigung ermittelt werden. Oberer und unterer Mittelwert können in ein Verhältnis gesetzt werden. Die ermittelten Mittelwerte können dann zudem zu einer Standardabweichung oder einer Varianz weiterverarbeitet werden. Anhand der ermittelten Mittelwerte zur Darstellung des Beschleunigungsruckelns wird eine Bewertung vorgenommen.
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Die zeitliche Anordnung der verschiedenen Phasen während des positiven Lastwechsels zueinander wird durch die vorbestimmten Zeitbereiche und durch die vorbestimmten Beschleunigungsschwellen festgelegt. Die Reihenfolge der Phasen kann variieren, wobei jedoch hauptsächlich auf die erste Phase die zweite Phase folgt und auf die zweite Phase die dritte Phase folgt. Die Phasen können untereinander direkt folgen, sich überschneiden oder voneinander zeitlich beabstandet sein.
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Die vorbestimmten Zeitbereiche sowie die vorbestimmten Beschleunigungsschwellen können dabei frei gewählt werden oder in Beziehung zueinander gesetzt werden.
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Demnach stehen zur Bewertung des Fahrverhaltens, insbesondere zur Bewertung eines positiven Lastwechsels mehrere Bewertungen zur Verfügung, welche auch zu einer gemeinsamen Bewertung zusammengefasst werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Ermittlung der Ansprechzeit, des ersten Beschleunigungsrucks und des Beschleunigungsruckelns aufgezeigt, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Bewertung eines positiven Lastwechsels miteinander frei kombiniert werden können.
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Ausführungsbeispiel Ermittlung der Ansprechzeit
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung der Ermittlung der Ansprechzeit dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
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1: eine schematische Darstellung zur Ermittlung der Ansprechzeit.
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Im Diagramm, dargestellt in 1, ist ein Verlauf einer Längsbeschleunigung (1) sowie ein Signal zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung (2) in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Eine Ansprechzeit (3) wird ermittelt, indem ein auf einen Triggerzeitpunkt (4) folgender Nulldurchgang (5) der Längsbeschleunigung (1) von einer negativen Längsbeschleunigung (6) hin zu einer positiven Längsbeschleunigung (7) ermittelt wird. Der Triggerzeitpunkt (4) wird dadurch festgelegt, wenn eine Triggerbedingung erfüllt ist, also das Fahrpedal durch den Fahrer betätigt wird. Somit lässt sich anhand des Signals zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung (2) der Triggerzeitpunkt (4) festlegen. Ein positiver Lastwechsel wird dann angezeigt, wenn die Längsbeschleunigung (1) innerhalb eines auf den Nulldurchgang (5) folgenden vorbestimmten ersten Zeitbereichs (8) positiv bleibt. Deshalb werden die beiden vorhergehenden Übergänge von einer negativen Längsbeschleunigung (6) zu einer positiven Längsbeschleunigung (7) nicht als ein für die Ermittlung der Ansprechzeit (3) gültiger Nulldurchgang (5) ermittelt, da die Längsbeschleunigung (1) innerhalb des darauffolgenden ersten Zeitbereichs (8) wieder negativ wird, also nicht positiv bleibt. Es wird ein erster Zeitpunkt (9) ermittelt, bei welchem die Längsbeschleunigung (1) für die Dauer eines folgenden vorbestimmten zweiten Zeitbereichs (10) über einer vorbestimmten ersten Beschleunigungsschwelle (11) liegt. Ausgehend vom Ermitteln des ersten Zeitpunkts (9) wird ein vorhergehender Zeitpunkt (12) ermittelt, bei welchem die Längsbeschleunigung (1) eine vorbestimmte zweite Beschleunigungsschwelle (13) überschritten hat. Anschließend wird aus der Differenz aus vorhergehendem Zeitpunkt (12) und Triggerzeitpunkt (4) die Ansprechzeit (3) ermittelt.
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Ausführungsbeispiel Ermittlung des ersten Beschleunigungsrucks
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung der Ermittlung des ersten Beschleunigungsrucks dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
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2: eine schematische Darstellung zur Ermittlung des ersten Beschleunigungsrucks.
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Im Diagramm, dargestellt in 2, ist ein Verlauf der Längsbeschleunigung (1), ein Verlauf eines Gradienten der Längsbeschleunigung (14) sowie das Signal zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung (2) in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Es wird ein absolutes Maximum (15) des Gradienten der Längsbeschleunigung (14) innerhalb eines vorbestimmten auf den Triggerzeitpunkt (4) folgenden dritten Zeitbereichs (16) ermittelt. Das so ermittelte Maximum des Gradienten der Längsbeschleunigung (14) wird als Maß für den ersten Beschleunigungsruck verwendet.
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Ausführungsbeispiel Ermittlung des Beschleunigungsruckelns
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung der Ermittlung des Beschleunigungsruckelns dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
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3: eine schematische Darstellung zur Ermittlung des Beschleunigungsruckelns.
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Im Diagramm, dargestellt in 3, sind ein Verlauf der Längsbeschleunigung (1) sowie das Signal zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung (2) in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Es wird ein auf den Triggerzeitpunkt (4) folgender Startzeitpunkt (17) ermittelt, bei welchem die Längsbeschleunigung (1) eine dritte Beschleunigungsschwelle (18) überschreitet. Innerhalb eines auf den Startzeitpunkt (17) folgenden vorbestimmten vierten Zeitbereichs (19) wird ein erstes Maximum (20), ein zweites Maximum (21) und ein drittes Maximum (22) sowie ein erstes Minimum (23), ein zweites Minimum (24) und ein drittes Minimum (25) der Längsbeschleunigung (1) ermittelt. Aus den Absolutbeträgen der ermittelten Maxima (20, 21, 22) und Minima (23, 24, 25) wird ein Mittelwert berechnet, und als Maß für das Beschleunigungsruckeln verwendet.
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Ausführungsbeispiel Bewertung des positiven Lastwechsels
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung der Bewertung des positiven Lastwechsels dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
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4: eine schematische Darstellung zur Bewertung des positiven Lastwechsels.
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Im Diagramm, dargestellt in 4, sind ein Verlauf der Längsbeschleunigung (1) sowie das Signal zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung (2) in Abhängigkeit der Zeit dargestellt. Die Bewertung des positiven Lastwechsels beim Betrieb von Kraftfahrzeugen, erfolgt unter Voraussetzung wenigstens einer erfüllten Triggerbedingung. Dazu wird das Signal zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung (2) verwendet. Wird das Fahrpedal betätigt, ist die Triggerbedingung erfüllt und der Triggerzeitpunkt (4) festgelegt. Physikalische Mess- oder Simulationsdaten des Fahrverhaltens der Kraftfahrzeuge, insbesondere der Verlauf der Längsbeschleunigung (1), wird ermittelt und ausgewertet. Der den positiven Lastwechsel repräsentierende Verlauf der Längsbeschleunigung (1) wird bewertet, indem eine erste Phase (26) des positiven Lastwechsels hinsichtlich einer Ansprechzeit (4) gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der Ansprechzeit (4), eine zweite Phase (27) des positiven Lastwechsels hinsichtlich eines ersten Beschleunigungsrucks gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des ersten Beschleunigungsrucks und eine dritte Phase (28) des positiven Lastwechsels hinsichtlich eines Beschleunigungsruckelns gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des Beschleunigungsruckelns bewertet wird. Auf die erste Phase (26) folgt die zweite Phase (27) und auf die zweite Phase (27) folgt die dritte Phase (28), wobei sich die aufeinanderfolgenden Phasen (26, 27, 28) untereinander überschneiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Längsbeschleunigung
- 2
- Signal zur Repräsentation der Fahrpedalbetätigung
- 3
- Ansprechzeit
- 4
- Triggerzeitpunkt
- 5
- Nulldurchgang
- 6
- negative Längsbeschleunigung
- 7
- positive Längsbeschleunigung
- 8, 10, 16, 19
- erster, zweiter, dritter, vierter Zeitbereich
- 9
- erster Zeitpunkt
- 11, 13, 18
- erste, zweite, dritte Beschleunigungsschwelle
- 12
- vorhergehender Zeitpunkt
- 14
- Gradient der Längsbeschleunigung
- 17
- Startzeitpunkt
- 20, 21, 22
- erstes, zweites, drittes Maximum
- 23, 24, 25
- erstes, zweites, drittes Minimum
- 26, 27, 28
- erste, zweite, dritte Phase
